Dynamic interaction of working memory network and resting state network supporting social brain

• Project/Area Number: 18H03666
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 10:Psychology and related fields
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 苧阪 満里子 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 主任研究員 (70144300)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 苧阪 直行 京都大学, 文学研究科, 名誉教授 (20113136) ; 源 健宏 島根大学, 学術研究院人間科学系, 准教授 (40611306) ; 齊藤 智 京都大学, 教育学研究科, 教授 (70253242) ; 坪見 博之 富山大学, 学術研究部人文科学系, 准教授 (70447986) ; 内藤 智之 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (90403188)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥44,070,000 (Direct Cost: ¥33,900,000、Indirect Cost: ¥10,170,000); Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2021: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2020: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2019: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000); Fiscal Year 2018: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
• Keywords: ワーキングメモリ / デフォルトモードネットワーク / ワーキングメモリネットワーク / 社会脳 / 脳内機構 / 個人差 / 安静時ネットワーク / AI / fMRI / 深層学習モデル / fNIRS

Outline of Annual Research Achievements

社会脳は自己と他者を結び、豊かな社会性を支える脳の働きである。本研究計画では、社会脳を支える脳基盤解明には、特定の脳領域の活動および脳の領域間の連携を解明することが重要であると考えた。そこで、脳ネットワークの中でも認知脳の中心となるワーキングメモリネットワーク(WMN)と、安静時ネットワークの中心となるデフォルトモードネットワーク(DMN)の相互作用を解明することを目標とした。両ネットワークの相互作用の特徴を解明するため、ワーキングメモリの資源容量の個人差に焦点を当てて、課題遂行時における両ネットワークの競合と協調の動的相互作用の個人差を明らかにすることを目標とした。
fMRIを用いて、安静時とワーキングメモリ課題遂行時の脳活動を測定することにより、DMNとWMNの特徴が、ワーキングメモリの高得点群と低得点群でどのような違いがあるのかを探索した。すると、高得点群では低得点群に比較して、安静時にDMNの活動が高くなる知見を得た。一方、低得点群では、安静時においても、DMN以外の他のネットワークの活動が高いことがわかった。
ワーキングメモリの脳内機構の個人差については、分担者の源がfNIRSを用いた安静時ネットワークの検討を実施し、個人差が安静時の脳内機構に見いだされる結果を得ている。内藤はAIを用いて、こうした脳内ネットワークの表現の可能性について検討を進めている。また苧阪直行はワーキングメモリの安静時と意識レベルとの関係に取り組み、齊藤は個人差評価法の精密化に、坪見は視覚性ワーキングメモリを用いて刺激の統合化過程を明らかにしている。
今後は、こうしたワーキングメモリの個人差に注目して、その差を生み出すネットワークを、意識、記憶、統合の側面を加え、明らかにすることを課題とする。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナの影響により、人を対象とする実験が困難になり、fMRI実験などの脳内基盤研究、行動指標実験が困難になったため。

Strategy for Future Research Activity

今後は以下のような研究を実施する計画である。
ワーキングメモリネットワーク(WMN)と、安静時ネットワークの中心となるデフォルトモードネットワーク(DMN)の動的相互作用を、ワーキングメモリの低下が認められることが指摘されている高齢者を対象として検討する。高齢者のWMNとDMNの相互作用の特徴を若年者と比較することにより、両ネットワークの相互作用がワーキングメモリ低下とどのようにかかわるのかを明らかにする（苧阪満里子）。
また、ワーキングメモリと意識の関連について、安静時脳と特にかかわりの深いmeditationの場面におけるDMNとWMNの相互作用について検討する（苧阪直行）。加えて、ワーキングメモリ個人差の評価法の開発を進めるとともに、長期記憶の関与を取り上げその影響について個人差に及ぼす影響について考える（齊藤）。
さらに、fNIRSや脳波を指標として、社会脳と関連する自己参照課題等を用いて、ワーキングメモリの脳内ネットワークとの関連について詳細な検討を行う（源）。視覚性情報にかかわるワーキングメモリの特徴に関しても、空間、形、色などの特徴を用いて、その統合過程とワーキングメモリとのかかわりを注意制御の特徴とともに明らかにする（坪見）。また、AIを用いて、こうした脳内ネットワークの表現の可能性について検討を進める（内藤）。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Toronto(カナダ)
• [Int'l Joint Research] University of Oregon(米国)
• [Journal Article] Capacity differences in working memory based on resting state brain networks (2021)
  • Author(s): Osaka, M., Kaneda, M.,Azuma, M.,Yaoi, K., Shimokawa, T., & Osaka, N.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1038/s41598-021-98848-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Simultaneous estimation procedure reveals object-based, but not space-based, dependence of visual working memory representations (2021)
  • Author(s): Sone, H., Kang, M.-S., Li, A. Y., Tsubomi, H., & Fukuda, K.
  • Journal Title: Cognition Volume: 209 Pages: 104579-104579
  • DOI: 10.1016/j.cognition.2020.104579
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 加齢に伴うワーキングメモリ機能の変化：複合スパンテストからの検討 (2020)
  • Author(s): 苧阪 満里子
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 38 Pages: 173-176
• [Journal Article] Development and application of two highly sensitive color vision system (2020)
  • Author(s): Kitaguchi, M., Tsuyuguti, S., Hashizume, M., Kato, A., & Naito, T.
  • Journal Title: IEICE Technical Report Volume: 91 Pages: 78-83
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 系列呈示された空間位置の情報の保持と処理に関わる脳活動の検討 (2020)
  • Author(s): 肥後克己・岡本尚子・苧阪満里子
  • Journal Title: 立命館産業社会論集 Volume: 55 Pages: 65-75
  • Open Access
• [Journal Article] 社会脳に表現された自己と他者 (2019)
  • Author(s): 苧阪直行
  • Journal Title: 日本学士院紀要 Volume: 73 Pages: 57-81
  • NAID: 130007617398
• [Journal Article] 感覚の質感を生みだす擬態語 (2019)
  • Author(s): 苧阪直行
  • Journal Title: 繊維機械学会誌「せんい」 Volume: 72 Pages: 21-27
  • NAID: 40021951268
• [Journal Article] Development of a Working Memory Assessment Test for Children in a Group (2019)
  • Author(s): 湯澤正通・蔵永 瞳・齊藤 智・水口啓吾・渡辺大介・森田愛子
  • Journal Title: JJDP Volume: 30 Issue: 4 Pages: 253-265
  • DOI: 10.11201/jjdp.30.253
  • NAID: 130008131405
  • ISSN: 0915-9029, 2187-9346
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Does working memory training enhance intelligence? (2019)
  • Author(s): Tsubomi Hiroyuki、Saito Satoru、Osaka Mariko、Osaka Naoyuki
  • Journal Title: JJ pshicho Volume: 90 Issue: 3 Pages: 308-326
  • DOI: 10.4992/jjpsy.90.18402
  • NAID: 130007695447
  • ISSN: 0021-5236, 1884-1082
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Activity in the dorsal ACC causes deterioration of sequential motor performance due to anxiety (2019)
  • Author(s): Ganesh Gowrishankar、Minamoto Takehiro、Haruno Masahiko
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 10 Pages: 4287-4287
  • DOI: 10.1038/s41467-019-12205-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Working memory netoworkとdefault mode network (2019)
  • Author(s): 苧阪満里子
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 37 Pages: 178-180
• [Journal Article] Person-based organisation in working memory (2019)
  • Author(s): Ishiguro Sho、Saito Satoru
  • Journal Title: Quarterly Journal of Experimental Psychology Volume: 印刷中 Pages: 1439-1452
  • DOI: 10.1177/1747021818794541
  • NAID: 120006778255
  • Peer Reviewed
• [Presentation] AIによるdeepfake絵画生成とその精度の検証 (2021)
  • Author(s): 上田悠佳・内藤智之
  • Organizer: 日本視覚学会冬季大会
• [Presentation] Object-based dependence of features in visual working memory (2021)
  • Author(s): Sone, H., Kang, M.-S., Li, A. Y., Tsubomi, H., & Fukuda, K.
  • Organizer: Annual Meeting on Object Perception, Attention, and Memory
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ワーキングメモリの脳内基盤（国際賞受賞講演（特別賞）） (2020)
  • Author(s): 苧阪 満里子
  • Organizer: 日本心理学会第84回大会
  • Invited
• [Presentation] ローパスフィルタの適用がNIRS計測データに及ぼす影響 (2020)
  • Author(s): 肥後克己・岡本尚子・苧阪 満里子
  • Organizer: 日本心理学会第84回大会
• [Presentation] Does the semantic similarity have a detrimental effect in short-term memory tasks? (2020)
  • Author(s): Ishiguro, S., & Saito, S.
  • Organizer: The 61st Annual Meeting of the Psychonomic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Style-based GANを用いた自働車魅力イメージの可視化 (2020)
  • Author(s): 増井 瑞・佐藤宏道・内藤智之
  • Organizer: 日本視覚学会冬季大会
• [Presentation] AI芸術家の色使い (2020)
  • Author(s): 内藤智之
  • Organizer: 日本色彩学会第51回全国大会
  • Invited
• [Presentation] ワーキングメモリの概念と測定化 (2019)
  • Author(s): 苧阪 満里子
  • Organizer: 日本心理学会第83回大会
  • Invited
• [Presentation] Neural bases of individual differences of working memory (2019)
  • Author(s): 苧阪 満里子
  • Organizer: 日本ワーキングメモリ学会第17回大会
  • Invited
• [Presentation] 認知症におけるワーキングメモリと談話能力の関係 (2019)
  • Author(s): 吉村貴子・苧阪 満里子・大沢愛子
  • Organizer: 日本ワーキングメモリ学会第17回大会
• [Presentation] Forgetting no-longer necessary information from visual working memory after task completion (2019)
  • Author(s): 坪見博之
  • Organizer: 日本認知心理学会第17回大会
  • Invited
• [Presentation] 視覚性ワーキングメモリの概念と測定 (2019)
  • Author(s): 坪見博之
  • Organizer: 日本心理学会第83回大会
• [Presentation] 認知的なストレスと情動的なストレスは脳のどこで統合されるのか？ (2019)
  • Author(s): 源 健宏・ 春野雅彦
  • Organizer: 日本心理学会第83回大会
• [Presentation] 低酸素環境下ではリスキーな判断をしやすくなる (2019)
  • Author(s): 川上直秋・ 辻本健彦・ 源 健宏
  • Organizer: 日本心理学会第83回大会
• [Presentation] 絆を強める音楽の身体的同期と情動的作用 ー認知神経科学からのアプローチー (2019)
  • Author(s): 源 健宏
  • Organizer: 日本赤ちゃん学会第19回学術集会
• [Presentation] Professional Zen meditators experience less cognitive conflict: An event-related fMRI study based on the Stroop color task (2019)
  • Author(s): Osaka, N., Minamoto, T., Yaoi, K., Azuma, M., & Osaka, M.
  • Organizer: The Science of Consciousness 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 社会脳に表現された自己と他者 (2019)
  • Author(s): 苧阪直行
  • Organizer: 日本心理学会第83回大会
  • Invited
• [Presentation] ワーキングメモリの測定と概念化 (2019)
  • Author(s): 齊藤智
  • Organizer: 日本心理学会第83回大会
• [Presentation] Working Memory: Neural Mechanisms and Individual Differences (2019)
  • Author(s): Osaka, M., Kaneda, M., Azuma, M., Yaoi, K., Shimokawa, T., & Osaka, N.
  • Organizer: The 60th Annual Meeting of the Psychonomic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ワーキングメモリと言語理解 (2018)
  • Author(s): 苧阪満里子
  • Organizer: 補聴と聴覚活用研究会サマーフォーラム 2018 in 横浜
  • Invited
• [Presentation] The neural bases humor comprehension of four-frame comic strips (Manga) and its relation to working memory: An fMRI study (2018)
  • Author(s): Osaka, M., Yaoi, K., Minamoto, T., Azuma, M., Kaneda, M., & Osaka, N.
  • Organizer: ECVP2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 加害者と結びつくポジティブな感情情報の想起は許しを促すのか？ (2018)
  • Author(s): 源健宏・春野雅彦
  • Organizer: 日本心理学会第82回大会
• [Presentation] ワーキングメモリと実行系機能の可塑性 (2018)
  • Author(s): 苧阪満里子
  • Organizer: 日本心理学会第82回大会
• [Presentation] ワーキングメモリと実行系機能の可塑性 (2018)
  • Author(s): 齊藤智
  • Organizer: 日本心理学会第82回大会
• [Presentation] ワーキングメモリトレーニングと流動性知能 (2018)
  • Author(s): 坪見博之
  • Organizer: 日本心理学会第82回大会
• [Presentation] 音楽性を支える脳の仕組み (2018)
  • Author(s): 源健宏
  • Organizer: 日本音楽教育学会第49回大会
• [Presentation] 社会脳から心を探る (2018)
  • Author(s): 苧阪直行
  • Organizer: 日本学術会議近畿地区講演会
• [Presentation] Group differences of working memory capacities in the resting state brain networks; an fMRI study (2018)
  • Author(s): Osaka, M., Kaneda, M., Azuma, M., Yaoi, K., & Osaka, N.
  • Organizer: The 59th Annual Meeting of the Psychonomic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The organization effect in the reading span task: When and how it occurs? (2018)
  • Author(s): Ishiguro, S., & Saito, S.
  • Organizer: The 59th Annual Meeting of the Psychonomic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sources of cue-transparency effect in task-set activation: An eye-tracking study (2018)
  • Author(s): Saeki, E., & Saito, S.
  • Organizer: The 59th Annual Meeting of the Psychonomic Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neural Correlates of Color Harmony (2018)
  • Author(s): Osaka, N., Ikeda, T., & Osaka, M.
  • Organizer: The 4th Asia Color Association Conference
  • Int'l Joint Research
• [Book] 高齢者のもの忘れを測る リーディングスパンテストによるワーキングメモリ評価 (2020)
  • Author(s): 苧阪 満里子
  • Total Pages: 304
  • Publisher: 新曜社
  • ISBN: 9784788516960
• [Book] PsychoPyでつくる心理学実験 (2020)
  • Author(s): J. Peirce・M. MacAskill・蘆田 宏・十河宏行・川島朋也・藏口佳奈・内藤智之・松本 絵理子
  • Total Pages: 328
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254520293
• [Book] 心理学実験（公認心理師の基礎と実践⑥） (2019)
  • Author(s): 金沢 創・山口真美・河原 純一郎・鈴木敦命・渋井 進・丸谷和史・繁桝博昭・宮谷真人・永井聖剛・今水 寛・中島定彦・源 健宏・坪見博之・藤村友美・野口泰基・大江朋子・白井 述
  • Total Pages: 240
  • Publisher: 遠見書房
  • ISBN: 9784866160566
• [Book] 生理心理学と精神生理学 第III巻 展開（pp. 3-17） (2018)
  • Author(s): 源健宏・苧阪満里子
  • Total Pages: 380
  • Publisher: 北大路書房
  • ISBN: 9784762830198
• [Book] 生理心理学と精神生理学 第III巻 展開（pp. 53-64） (2018)
  • Author(s): 矢追健・苧阪直行
  • Total Pages: 380
  • Publisher: 北大路書房
  • ISBN: 9784762830198
• [Remarks] 苧阪 満里子（代表者）の研究紹介HP
  • URL: http://www2.nict.go.jp/bnc/osaka/index.html
• [Remarks] 苧阪 満里子（代表者）の研究紹介HP
  • URL: http://www2.nict.go.jp/bnc/osaka/index.html
• [Remarks] 源 健宏（分担者）の研究紹介HP
  • URL: http://hp4takehiro.html.xdomain.jp/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 心的イメージ可視化方法、心的イメージ可視化装置及びプログラム (2020)
  • Inventor(s): 内藤智之・今井亮太
  • Industrial Property Rights Holder: 大阪大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2020-021509
  • Filing Date: 2020